Титанові матеріали в морській техніці

Титан і титанові сплави мають дуже корисну всебічну продуктивність, для підвищення технічних і тактичних характеристик військово-морського обладнання, підвищення рівня обладнання для розробки морських ресурсів має велике значення, тому з 1980-х років західні розвинені країни почали використовувати титанові матеріали для заміни сплавів CuNi, нержавіючої сталі та нікелевих сплавів у своїх звичайних підводних човнах, атомних підводних човнах, авіаносцях, надводних кораблях, глибоководних човнах та іншому обладнанні. Виробництво енергетичних систем (парогенераторів і гвинтових двигунів тощо), через системи морських трубопроводів, теплообмінників, стійких до тиску корпусів, гідроакустичних систем, димових труб, систем протипожежного захисту, насосів і клапанів, систем зв'язку та іншого обладнання та компонентів, що значно подовжує термін служби обладнання, знижує вартість обслуговування, підвищує безпеку, вантажопідйомність і маневреність тощо. У таблиці 1 наведено типові компоненти титанових сплавів, які застосовуються на кораблях США. Крім того, в морському буровому обладнанні титановий сплав почав використовуватися більш широко для підвищення безпеки та надійності бурового обладнання, зменшення ваги системи та витрат на експлуатацію та технічне обслуговування, і досяг дуже хороших результатів.

Ця стаття присвячена використанню титанового сплаву в морському інженерному обладнанні в країні та за кордоном, включаючи кораблі, розробку офшорної енергетики, опріснення морської води, прибережні та морські будівлі та інші аспекти поточної ситуації та розвитку.

Застосування титанових матеріалів на судах

(Стійкий до тиску) корпус

Застосування титанового сплаву як матеріалу конструкції корпусу в основному включає три аспекти: стійка до тиску оболонка підводного човна, стійка до тиску оболонка глибоководного підводного човна та оболонка надводного корабля.

Стійкі до тиску корпуси підводних човнів

У підводних човнових стійких до тиску оболонці з титану, колишній Радянський Союз ходив в авангарді світу, відкрив використання матеріалів з титанових сплавів як підводний тискостійкий корпус прецеденту.

У 1968 році колишній Радянський Союз (Росія) побудував перший у світі багатоцільовий атомний підводний човен із титанового сплаву (Папа) водотоннажністю 5200 тонн, довжиною 100 метрів і глибиною 400 метрів, що є революційний крок у застосуванні титанового сплаву для великих морських споруд.

З 1974 по 1981 рік колишній Радянський Союз побудував серію атомних підводних човнів із повністю титановим корпусом (клас Alfa для НАТО), водотоннажністю 2300 тонн, довжиною 80 метрів, глибиною 600 метрів, з яких кожна підводна лодка дозувала титановий сплав 2,000 тонн більше, всього побудовано 7, дозування титанового сплаву більше 14,000 тонн.

У 1983 році в колишньому Радянському Союзі був побудований найбільший атомний підводний човен з титанової оболонки «Комсомолець (Комсомольськ)» водотоннажністю 5880 тонн, водотоннажністю 8500 тонн, довжиною 117,5 метрів, максимальною глибиною 1200 метрів. , а використання титанового сплаву склало 4,000 тонн. На жаль, підводний човен затонув у квітні 1989 року через пожежу.

З 1983 по 1992 рік Радянський Союз (Росія) побудував ще чотири багатоцільові ударні атомні підводні човни із міцним корпусом із титанового сплаву «Sierra» водотоннажністю 7200 тонн (тип 945) і 7600 тонн (тип 945A). на поверхні та 8100 тонн (Тип 945) і 9100 тонн (Тип 945A) на стороні занурення. 9100 тонн (945A), довжина 110 метрів, максимальна глибина 750 метрів, кількість використаних титанових сплавів невідома. Після розпаду Радянського Союзу економічні обмеження змусили підводні човни класу Sierra вивести з експлуатації. Джерела повідомляють, що Росія відновила технічне обслуговування атомних підводних човнів класу Sera і почала їх повторне введення в експлуатацію в 2017 році.

З 1982 по 2000 роки колишній Радянський Союз (Росія) побудував 15 атомних підводних човнів класу «Акула» з підводною водотоннажністю 12 800 тонн, довжиною 110 метрів і максимальною глибиною 600 метрів, що наразі є основним підводний човен російського флоту.

З 1986 по 2000 колишній Радянський Союз (Росія) також побудував 14 атомних підводних човнів класу «Оскар» і 6 атомних підводних човнів класу «Тайфун», відповідно, із зануреною водотоннажністю понад 19000 тонн і 48,000 тонн, довжина 155 метрів і 171 метр, глибина 500 метрів і 171 метр відповідно. метрів, глибина 500 метрів і 400 метрів, з яких, клас Typhoon для колишнього Радянського Союзу (Росія), найбільші атомні підводні човни з балістичними ракетами, кількість матеріалу з титанового сплаву для кожного корабля досягла приголомшливих 9000 тонн більше ніж поточне річне виробництво Китаю виробництва титанових матеріалів для обробки приблизно на 20%.

Після розпаду колишнього Радянського Союзу Росія використовувала титановий сплав як стійку до тиску оболонку, виробництво атомних підводних човнів протягом тривалого періоду часу було призупинено або не виконувалося відповідно до початкового плану побудови завершення будівництва , але з поступовим відновленням російської економіки та політичних потреб Росія приблизно в 2000 році знову відкрила стійкий до тиску корпус із титанового сплаву для виробництва та відновлення атомного підводного човна.

Атомний ударний підводний човен класу «Ясень» був побудований і спущений на воду в 2010 році після затримки доставки через проблеми з фінансуванням з початку будівництва в 1993 році. Підводний човен також має титанову двокорпусну конструкцію, водотоннажність 13 800 тонн, довжину 120 метрів, глибина 600 метрів, планується побудувати 12. У 2010 році поставка ВМС багатоцільової атомної ударної підводної човни під кодовою назвою AS-12 210-наразі є найвидатнішою характеристикою атомних підводних човнів від імені підводної водотоннажності 2, 000 тонн, довжина 71 метр, ширина 8 метрів, максимальна швидкість підводного ходу 45 вузлів (близько 90%), максимальна швидкість підводного човна. Максимальна швидкість під водою досягає 45 вузлів (близько 90 км/год), а максимальна глибина може досягати 6000 метрів. Підводний човен все ще має двокорпусну конструкцію, яка зазвичай використовується на російських підводних човнах, але щоб досягти проектної глибини занурення, зовнішній корпус все ще складається з корпусу з титанового сплаву, тоді як внутрішній корпус складається з шести величезних сферичних оболонок із титанового сплаву, з’єднаних, щоб витримати величезний глибоководний тиск.

Колишній Радянський Союз (Росія) сформував ідеальну стійку до тиску оболонку підводного човна з технологією матеріалу з титанового сплаву та застосуванням технологічної системи, але також заплатив за це високу ціну, наприклад, з 1960 по 1970 роки вчені колишнього Радянського Союзу витратили 10 років для вирішення проблеми технології зварювання титанових сплавів. В даний час основними титановими сплавами, що використовуються в стійких до тиску корпусах російських підводних човнів, є два види титанових сплавів: Ti-4A1-2V (ПТ-3B) і Ti{{ 8}}A1-2.5Zr (ПТ-7М). Титанові сплави, що використовуються у зовнішніх стійких до тиску корпусах багатоцільових ударних підводних човнів класу 210-, і їхніх внутрішніх шести стійких до тиску сферичних корпусах є нещодавно розробленими високоефективними титановими сплавами, конкретні марки та хімічний склад яких не відомо.